晶体结构缺陷复习习题及提纲

第二章晶体结构缺陷

习题

1．说明下列符号的含义：

V Na，V Na’，V Cl·，.(V Na’V Cl·)，C aK·，Ca Ca，Ca i··

2．写出下列缺陷反应式：

(1)NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体；

(2)CaCl2溶人NaC1中形成空位型固溶体；

(3)NaCl形成肖脱基缺陷；

(4)AgI形成弗仑克尔缺陷(Ag+进入间隙)。

3．MgO的密度是克／厘米3，其晶格参数是埃，计算单位晶胞MgO的肖脱基缺陷数。4．(a)MgO晶体中，肖脱基缺陷的生成能为6eV，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。

(b)如果MgO晶体中，含有百万分之一摩尔的A12O3杂质，则在1600'C时，MgO晶体

中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势，说明原因。答：×10-51，×10-9 5．MgO晶体的肖特基缺陷生成能为84kJ／mol，计算该晶体在1000K和1500K的缺陷浓度。答：，

6．非化学计量化合物Fe x O中，Fe3+／Fe2+=，求Fe x O中的空位浓度及x值。

答：2．25×10-5；。

7．非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关，如果增大周围氧气的分压，非化学计量化合物Fe1-X O及Zn1+X O的密度将发生怎么样的变化增大还是减小为什么8．对于刃位错和螺位错，区别其位错线方向、柏氏矢量和

位错运动方向的特点。

9．图是晶体二维图形，内含有一个正刃位错和一个负刃位

错。

(a)围绕两个位错柏格斯回路，最后得柏格斯矢量若干

(b)围绕每个位错分别作柏氏回路，其结果又怎样

10．有两个相同符号的刃位错，在同一滑移面上相遇，它们

将是排斥还是吸引

11．晶界对位错的运动将发生怎么样的影响能预计吗

图

12．晶界有小角度晶界与大角度晶界之分，大角度晶界能用

位错的阵列来描述吗

13．试述影响置换型固溶体的固溶度的条件。

14．从化学组成、相组成考虑，试比较固溶体与化合物、机械混合物的差别。

15．试阐明固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物三者之间的异同点，列出简明表格比较。16．在面心立方空间点阵中，面心位置的原子数比立方体顶角位置的原子数多三倍。原子B溶入A晶格的面心位置中，形成置换型固溶体，其成分应该是A3B呢还是A2B为什么

17．Al2O3在MgO中形成有限固溶体，在低共熔温度1995℃时，约有18重量％Al2O3溶入MgO中，假设MgO单位晶胞尺寸变化可忽略不计。试预计下列情况的密度变化。

(a) O2-为填隙离子。

(b) A13+为置换离子。

18．对磁硫铁矿进行化学分析：按分析数据的Fe／S计算，得出两种可能的成分：Fe1-x S 和

FeS 1-x 。前者意味着是Fe 空位的缺陷结构；后者是Fe 被置换。设想用一种实验方法以确定该矿物究竟属哪一类成分。

19．说明为什么只有置换型固溶体的两个组份之间才能相互完全溶解，而填隙型固溶体则不能。

20．如果(1)溶剂和溶质原子的原子半径相差超过±15％；(2)两元素的电负性相差超过 ±%通常这一对元素将不利于形成置换型固溶体，其中前一因素往往起主导作用。

仅根据提供的资料提出哪一对金属大概不会形成连续固溶体：Ta —W ，Pt —Pb ．Co 一Ni ，Co —Zn ，Ti —Ta 。

21．对于MgO 、Al 2O 3，和Cr 2O 3，其正、负离子半径比分别为、和，则A1203和Cr 203形成

连续固溶体。

(a)这个结果可能吗为什么

(b)试预计，在MgO —Cr 2O 3系统中的固溶度是有限的还是无限的为什么

22．某种NiO 是非化学计量的，如果NiO 中Ni 3+／Ni 2+=10-4，问每m 3中有多少载流子。 22．在MgO-Al 2O 3和PbTiO 2-PbZrO 3中哪一对形成有限固溶体，哪一对形成无限固溶体，

为什么

23．将CaO 外加到ZrO 2中去能生成不等价置换固溶体，在1600℃时，该固体具有立方萤

石结构，经x 射线分析测定，当溶人摩尔CaO 时，晶胞参数a=，实验测定密度D=克／cm 3，对于CaO-Zr02固溶体来说，从满足电中性来看，可以形成氧离子空位的固溶体也可形成Ca 2+嵌入阴离子间隙中的固溶体，其固溶方程为：

(222)

2

i

Zr ZrO o Zr ZrO Ca Oo a C CaO V Oo a C CaO ++''−−→−++''−−→−

请写出两种固溶体的化学式，并通过计算密度，判断生成的是哪一种固溶体。

复 习 提 纲

1、基本概念

结构缺陷、点缺陷、线缺陷、面缺陷、固溶体（置换型和间隙型固溶体）、非化学计量缺陷、色心；

2、晶体结构缺陷的分类；

3、掌握热缺陷的两种基本类型及特点；掌握点缺陷的符号表示；掌握缺陷反应方程式的写法，会利用化学平衡方法计算缺陷浓度；

4、位错的两种基本类型，各自有何特点，柏格斯矢量的物理意义；

5、小角度晶界的位错模型；

6、固溶体的分类及影响置换型和间隙型固溶体形成的因素，固溶体类型的判别，简单分

析形成固溶体后对晶体性质的影响。

7、非化学计量化合物的特点，能够解释为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体

材料。